Патент на изобретение №2317579

(54) РОБАСТНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых – неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы управления. Технический результат достигается за счет того, что в систему, содержащую объект управления, блок задания коэффициентов, первый и второй блоки суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель, также последовательно соединенные блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования, дополнительно вводится последовательный фильтр-компенсатор, причем вход последовательного фильтра-компенсатора соединен с выходом первого блока суммирования, выход последовательного фильтра-компенсатора соединен с двумя входами первого умножителя, входом блока нахождения модуля, вторым входом второго умножителя, вторым входом третьего умножителя и вторым входом второго блока суммирования, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, выход блока нахождения модуля подключен к входу блока нелинейного степенного преобразования, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя, выход третьего умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования, выход которого соединен с входом объекта управления. 2 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых – неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины. Такими системами являются, например, системы автоматического управления летательными аппаратами, ядерными реакторами, гидромелиоративными сооружениями и т.д.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система управления, содержащая объект управления, блок задания коэффициентов, первый и второй блоки суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель, также последовательно соединенные блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель. Выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования, выход первого блока суммирования соединен с двумя входами первого умножителя, входом блока нахождения модуля, вторым входом второго умножителя, вторым входом третьего умножителя и вторым входом второго блока суммирования, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, выход блока нахождения модуля подключен к входу блока нелинейного степенного преобразования, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя, выход третьего умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования, выход которого соединен с входом объекта управления. [Патент РФ № 2222040, МПК 7 G05В 13/02, 2002, Бюл. № 2, 2004].

Недостатком этой системы является неработоспособность для объектов с разницей порядков знаменателя и числителя передаточной функции, большей единицы.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы управления.

Поставленная задача достигается тем, что в систему, содержащую объект управления, блок задания коэффициентов, первый и второй блоки суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель, также последовательно соединенные блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования, дополнительно вводится последовательный фильтр-компенсатор, причем вход последовательного фильтра-компенсатора соединен с выходом первого блока суммирования, выход последовательного фильтра-компенсатора соединен с двумя входами первого умножителя, входом блока нахождения модуля, вторым входом второго умножителя, вторым входом третьего умножителя и вторым входом второго блока суммирования, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, выход блока нахождения модуля подключен к входу блока нелинейного степенного преобразования, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя, выход третьего умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования, выход которого соединен с входом объекта управления.

Вводя в систему фильтр-компенсатор, получают систему, работоспособную при разнице порядков знаменателя и числителя передаточной функции объекта, превышающей единицу.

На фиг.1 представлена блок-схема робастной системы; на фиг.2 – функциональная схема последовательного фильтра-компенсатора.

Робастная система содержит объект управления 1, блок задания коэффициентов 2, первый блок суммирования 3, последовательный фильтр-компенсатор 4, первый умножитель 5, второй умножитель 6, второй блок суммирования 7, блок нахождения модуля 8, блок нелинейного степенного преобразования 9, третий умножитель 10.

y₁,…, y_m – выходы объекта управления, U – скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению:

где ₁>0, ₂>0, ₃>0, 0q – постоянные,

g^T – числовой вектор,

y – m-мерный вектор выходных координат объекта.

Робастная система функционирует следующим образом.

Сигналы с выходов объекта управления 1 одновременно поступают на соответствующие входы блока задания коэффициентов 2, который представляет собой блок умножителей. В блоке задания коэффициентов 2 происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта управления на постоянный коэффициент. Сигналы с блока задания коэффициентов 2 поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3, где складываются. Сигнал с выхода первого блока суммирования 3 поступает на вход фильтра-компенсатора 4, функциональная схема которого представлена на фиг.2. В блоке суммирования 11₁ происходит сложение сигналов, полученных с первого блока суммирования 3 и выхода интегратора 12₁, сигнал с выхода блока суммирования 11₁ поступает на вход интегратора 12₁. В каждом блоке суммирования 11_j (j=2, 3,…, k-1, где k – разность порядков знаменателя и числителя передаточной функции объекта управления) происходит сложение сигналов, полученных с выхода блока суммирования 11_j-1, выхода интегратора 12_j-1 и выхода интегратора 12_j. На вход интегратора 12_j поступает сигнал с выхода блока суммирования 11_j. В блоке суммирования 11_k происходит сложение сигналов, полученных с выхода блока суммирования 11_k-1 и выхода интегратора 12_k-1. С выхода блока суммирования 11_k (соответствующего выходу последовательного фильтра-компенсатора 4) сигнал поступает на оба входа первого умножителя 5 и на второй вход второго умножителя 6, на первый вход которого поступает сигнал с выхода первого умножителя 5. На вход блока нахождения модуля 8 поступает сигнал с выхода последовательного фильтра-компенсатора 4, сигнал с выхода блока нахождения модуля 8 поступает на вход блока нелинейного степенного преобразования 9. В третьем умножителе 10 происходит умножение сигналов, полученных с выхода последовательного фильтра-компенсатора 4 и выхода блока нелинейного степенного преобразования 9. Во втором блоке суммирования 7 происходит сложение сигналов, полученных с выхода второго умножителя 6, выхода последовательного фильтра-компенсатора 4 и выхода третьего умножителя 10 с нужными коэффициентами. Сигнал с выхода второго блока суммирования 7 поступает на вход объекта управления 1.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы управления за счет введения последовательного фильтра-компенсатора, который повышает порядок числителя передаточной функции объекта управления.

Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

Формула изобретения

Робастная система управления, содержащая объект управления, блок задания коэффициентов, первый и второй блоки суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель, также последовательно соединенные блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования, отличающаяся тем, что дополнительно введен последовательный фильтр-компенсатор, причем вход последовательного фильтра-компенсатора соединен с выходом первого блока суммирования, выход последовательного фильтра-компенсатора соединен с двумя входами первого умножителя, входом блока нахождения модуля, вторым входом второго умножителя, вторым входом третьего умножителя и вторым входом второго блока суммирования, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, выход блока нахождения модуля подключен к входу блока нелинейного степенного преобразования, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя, выход третьего умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования, выход которого соединен с входом объекта управления, а последовательный фильтр-компенсатор состоит из последовательно соединенных типовых блоков, каждый из которых включает последовательно соединенные блок суммирования и интегратор, причем первый вход первого блока суммирования последовательного фильтра-компенсатора является входом последовательного фильтра-компенсатора, на второй вход первого блока суммирования последовательного фильтра-компенсатора поступает сигнал с выхода первого интегратора, на входы каждого последующего блока суммирования последовательного фильтра-компенсатора поступают сигналы с выходов предыдущего блока суммирования последовательного фильтра-компенсатора, предыдущего интегратора и последующего интегратора, выходом последовательного фильтра-компенсатора является сумма выходов последнего блока суммирования последовательного фильтра-компенсатора и последнего интегратора.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.07.2008

Извещение опубликовано: 20.03.2010 БИ: 08/2010